TWI683503B - 電池充放電管理電路及其應用的電子設備 - Google Patents

電池充放電管理電路及其應用的電子設備 Download PDF

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Abstract

本發明係一種電池充放電管理電路，包括充放電電路和充放電控制電路，當外部介面端與外部電源相連時，外部電源通過充放電電路給內部系統供電和對電池充電，當外部介面端與外部負載相連時，電池通過充放電電路對所述外部負載供電，電池同時還給內部系統供電，且電池的電壓由經充放電電路給外部負載供電，當外部介面端與外部電源和外部負載均不相連時，外部介面端和所述供電端之間的電路斷開，電池給內部系統供電。本發明還公開一種電子設備，在電池充電過程中，對電池電壓和外部電源電壓大小不存在限定關係，應用範圍寬廣。

Description

電池充放電管理電路及其應用的電子設備
本發明係關於一種電力電子技術，特別係關於一種電池充放電管理電路及其應用的電子設備。
在許多電池供電的可移動可擕式電子設備中，一般採用可充電電池為系統提供電源，這樣可以實現在沒有外部電源接入時，電池為系統供電，使得系統仍然可以正常工作。當電池沒有電時，可以通過外部電源對電池充電。因此，電池充電管理系統對這些可移動的可擕式電子設備非常重要。
電池充放電管理電路一般包括用於為電池提供充電路徑的充放電電路和用於控制充放電電路工作過程的充放電控制電路。目前，常用的電池充電管理系統中的充放電電路在對電池充電時工作在降壓模式，當電池反向放電時工作在升壓模式，圖1為應用於可充電電子設備的一 種傳統的電池雙向充放電系統100，其包括充放電電路110和控制電路120。圖2為現有技術中的充放電電路，所述充放電電路包括：依次串聯連接在可充電電子設備的外部介面端A(用於連接外部電源130或負載140的介面)和可充電電子設備的電池(BAT)150之間的第一開關K1、第二開關K2和電感L、連接在所述第一開關K2與電感L相連的節點處和地之間的第二開關K3，以及連接在所述第一開關K1與第二開關K2相連的節點處和地之間的電容。當與外部介面端連接的是電源時，外部介面端作為充放電電路的輸入端，系統供電介面作為充放電電路的輸出端，此時，充放電電路工作在降壓模式，外接電源通過降壓型的充放電電路給電池充電。當外部介面端未連接電源時，即外接電源未被連接或被移出時，電池為內部系統供電。目前多數可充電的電子設備採用USB介面作為充電介面，以實現輸出傳輸介面和充電介面統一，即外部介面端A還可作為USB介面，若USB介面被連接到外接負載時，電池還可以通過充放電電路為外接負載供電，此時內部系統供電介面為充放電電路的輸入端，USB介面為充放電電路的輸出端，此時，充放電電路工作在升壓模式。
上述充放電電路在對電池充電時工作在降壓模式，電池反向放電時工作在升壓模式，因此其應用存在一個限制條件，即電池電壓必須比充電時的外接電源的電壓低，也要比放電時外接負載的電壓低。由於這一限制的存在，如果電池和外部介面端處所接入的電壓條件一旦發生 改變，上述傳統的充放電系統將不再適用。此外，若可充電電子設備的電池不是單節電池，而是兩節或多節，則電池電壓的範圍很大，所述充放電電路的輸入輸出關係難以確定，也會使得上述傳統的電池充放電系統將不再適用。
有鑒於此，本發明的目的在於提供一種電池充放電管理電路及其應用的電子設備。
根據本發明的一方面，提供一種電池充放電管理電路，應用於可充電電子設備中，所述可充電電子設備包括外部介面端、電池、內部系統和電池充放電管理電路，所述電池充放電管理電路包括充放電電路和充放電控制電路，所述充放電電路包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和電感；所述第一開關的第一端與所述外部介面端相連，第二端與電感的第一端相連，電感的第二端與第四開關的第一端相連，第四開關的第二端與電池的第一端相連，且與所述內部系統的供電端相連，第二開關的第一端與第一開關的第二端相連，第二端接地，第三開關的第一端與電感的第二端相連，第二端接地；所述充放電控制電路與所述充放電路相連，用於控制所述充放電電路中各開關的開關狀態；當所述外部介面端與外部電源相連時，所述外部電源通過所述充放電電路給所述內部系統供電和對所述電池充電，當所述外部介面端與外部負載相連時，當所述外部介面端與外部負載相連時，所述電池通 過所述充放電電路對所述外部負載供電，且所述電池同時還給所述內部系統供電，且所述電池的電壓由經所述充放電電路給所述外部負載供電，當所述外部介面端與外部電源和所述外部負載均不相連時，所述外部介面端和所述供電端之間的電路斷開，所述電池給所述內部系統供電。
進一步地，在所述外部介面端與外部電源相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在降壓模式，在所述外部電源的電壓小於所述電池的電壓時，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在升壓模式；在所述外部電源的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在降壓模式。
進一步地，所述第四開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部電源相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關與所述第二開關交替導通，所述第三開關一直關斷，所述第四開關一直導通，所述充放電電路工作在降壓模式。
進一步地，所述第四開關為N型金屬氧化物場 效應電晶體，在所述外部介面端與外部電源相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關與所述第二開關交替導通，並控制所述第三開關的導通時間為最小導通時間，所述第四開關的開關狀態與所述第三開關的開關狀態相反，所述充放電電路工作在降壓模式。
進一步地，所述第一開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部電源相連期間，在所述外部介面端的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關一直導通，第二開關一直關斷，所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，所述第一開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部電源相連期間，在所述外部介面端的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關的導通時間為最大導通時間，所述第二開關的開關狀態與所述第一開關的開關狀態相反，並控制所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，所述第四開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第開關一直與第二開關交替導通，並控制所述第三開關一直關斷，所述第四開關一直 導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，所述第四開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關與第二開關交替導通，並控制所述第三開關的導通時間為最小導通時間，所述第四開關與所述第三開關的開關狀態相反，所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，所述第一開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關的導通時間為最大導通時間，所述第二開關的開關狀態與所述第一開關的開關狀態相反，所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在降壓模式。
進一步地，所述第一開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關一直導通，所述第二開關一直關斷，並控制所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
進一步地，所述充放電電路還包括第五開關，所述第四開關的第二端通過所述第五開關與所述電池的第一端相連。
進一步地，在所述外部介面端與外部電源相連且所述外部電源的電壓在正常輸入範圍期間，在所述電池的電壓大於所述內部系統所需的最小電壓的時間段內，所述第五開關一直處於完全導通對所述電池充電，在所述電池電壓小於所述內部系統所需的最小電壓的時間段內，所述第五開關處於不完全導通狀態對所述電池線性充電；在所述外部介面端未與所述外部電源相連期間，所述第五開關一直處於完全導通狀態，所述電池通過所述第五開關給所述內部系統和/或外部負載供電。
根據本發明的另一方面，提供一種電子設備，包括外部介面端、內部系統、電池和上述所述的充放電管理電路。
本發明提供的充放電管理電路中，其可使電源連接外部介面時，若外部電源的電壓低於電池的電壓，可使充放電電路工作在降壓模式，使得外部電源可繼續對電池充電，當外部電源的電壓高於電池電壓時，可使功率變換變換工作在升壓模式，仍可使外部電源繼續對電池充電，因此，在對電池充電的過程中，對電池電壓和外部電源的電壓大小不存在限定關係，可以適用各種不同規格的外部電源和電池，應用範圍寬廣。
100‧‧‧電池雙向充放電系統
110‧‧‧充放電電路
120‧‧‧控制電路
130‧‧‧外部電源
140‧‧‧負載
150‧‧‧電池
160‧‧‧內部系統
200‧‧‧電池充放電管理電路
210‧‧‧充放電電路
220‧‧‧充放電控制電路
A‧‧‧外部介面端
B‧‧‧供電端
K1‧‧‧第一開關
K2‧‧‧第二開關
K3‧‧‧第二開關
K4‧‧‧第四開關
K5‧‧‧第五開關
L‧‧‧電感
V1、V2、V3、V4‧‧‧控制信號
VIN‧‧‧電壓
通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特徵和優點將更為清楚，在附 圖中：圖1係根據現有技術的應用於電子設備的一種傳統的充放電管理電路的示意性框圖；圖2係根據現有技術的充放電管理電路中充放電電路的示意性框圖；圖3係根據本發明的第一實施例的充放電管理電路的示意性框圖；圖4係根據本發明的第一實施例的控制信號波形圖；圖5係根據本發明的第一實施例的控制信號波形圖；圖6係根據本發明的第一實施例的控制信號波形圖；圖7係根據本發明的第一實施例的控制信號波形圖；及圖8係根據本發明的第二實施例的充放電管理電路的示意性框圖。
以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述。本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。為了避免混淆本發明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敍述。在不同的附圖中，採用相同或類似的附圖標記表示相同或類似的元件。
應當理解，當稱元件“耦接”或“連接”另一元件時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中 間元件，元件之間的耦接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反，當稱元件“直接耦接”或“直接連接”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
圖3示出了根據本發明的第一實施例的充放電管理電路的示意性框圖。如圖3所示，可充電電子設備可以包括外部介面端A、電池充放電管理電路200、內部系統160和電池(BAT)150。本發明提供的充放電管理電路包括充放電電路210和充放電控制電路220。
其中，所述充放電電路210包括第一開關K1、第二開關K2、第三開關K3、第四開關K4和電感L；所述第一開關K1的第一端與所述外部介面端A相連，第二端與電感L的第一端相連，電感L的第二端與第四開關K4的第一端相連，第四開關K4的第二端與電池(BAT)的第一端相連，且與所述內部系統160的供電端B相連，第二開關K2的第一端與第一開關K1的第二端相連，第二端接地，第三開關K3的第一端與電感L的第二端相連，第二端接地。其中，外部介面端A用於連接外部電源130。
電池(BAT)150是可充放電的任一種蓄電元件，例如鋰離子電池。
充放電控制電路220與充放電電路210相連，用於控制所述充放電電路中各開關的開關狀態，當所述外部介面端與外部電源相連時，所述外部電源通過所述充放電電路給所述內部系統供電和對所述電池充電，當所述外部介面端與外部負載相連時，所述電池通過所述充放電電路 對所述外部負載供電，且所述電池同時還給所述內部系統供電，且所述電池的電壓由經所述充放電電路給所述外部負載供電，當所述外部介面端與外部電源和所述外部負載均不相連時，所述外部介面端和所述供電端之間的電路斷開，所述電池給所述內部系統供電。
具體地，當連接外部介面端A的是外部電源130時，電源的電壓VIN通過充放電電路210給電池(BAT)150充電以及為內部系統供電，此時，外部介面端A為充放電電路200的輸入端，電池(BAT)150以及內部系統為充放電電路200的輸出端。當連接外部介面端A的是外部負載140時，電池的電壓通過充放電電路210給外部負載140供電，同時還給內部系統160供電。
在所述外部介面端A與外部電源130相連期間，在所述外部介面端A的電壓大於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在降壓模式，在所述外部電源130的電壓小於所述電池的電壓時，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在升壓模式。
具體地，當外部介面端A處的電壓大於電池處的電壓時，充放電控制電路220輸出控制信號V1~V4分別控制第三開關K3完全關斷，第四開關K4完全導通，第一開關K1、第二開關K2交替導通，即K2在K1關斷後導通，在K1導通前或電感電流過零時關斷。具體控制信號的波形如圖4所示。
此外，在本發明中，所述第一至第四開關的開關類型也可以不受限制，既可以為P型金屬氧化物半導體場效應電晶體(PMOSFET)，也可以為N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(NMOSFET)。
若第四開關K4採用PMOS管，可以像上述描述的那樣，讓其在降壓充電過程中一直導通，第三開關K3一直關斷。若第四開關K4採用NMOS管，其在降壓充電過程中，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)允許條件下也可以一直導通，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)欠壓時，可以以單脈衝或多脈衝開通第三開關K3，即使第三開關K3處於最小導通時間狀態，以刷新Bootstrap電壓，具體控制信號的波形如圖5所示。
具體地，當外部介面端A處的電壓小於電池處的電壓時，充放電控制電路220輸出控制信號V1~V4分別控制第二開關K2完全關斷，第一開關K1完全導通，第三開關K3、第四開關K4交替導通，即K4在K3關斷後導通，在K3導通前或電感電流過零時關斷。具體控制信號的波形如圖6所示。
若第一開關K1採用PMOS管，可以像上述描述的那樣，讓其在降壓充電過程中一直導通，第二開關K2一直關斷。若第一開關K1採用NMOS管，其在降壓充電過程中，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)允許條件下也可以一直導通，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)欠壓時，可以以單脈衝或多脈衝開通第二開關K2，即使第二開關K2處於 最小導通時間狀態，以刷新Bootstrap電壓，具體控制信號的波形如圖7所示。
在所述外部介面端A與外部負載140相連期間，在所述外部介面端A的電壓大於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路220控制所述充放電電路210工作在升壓模式；在所述外部介面端A的電壓小於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路220控制所述充放電電路工作201在降壓模式。
所述第四開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第開關一直與第二開關交替導通，並控制所述第三開關一直關斷，所述第四開關一直導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
所述第四開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關與第二開關交替導通，並控制所述第三開關的導通時間為最小導通時間，所述第四開關與所述第三開關的開關狀態相反，所述充放電電路工作在升壓模式。
所述第一開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放 電控制電路控制所述第一開關的導通時間為最大導通時間，所述第二開關的開關狀態與所述第一開關的開關狀態相反，所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在降壓模式。
所述第一開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關一直導通，所述第二開關一直關斷，並控制所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
因此，根據實施例一的電池充放電管理電路，其充放電電路充放電電路中的第一開關K1和第二開關K2組成降壓橋背，第三開關K3和第四開關K4組成升壓橋背，在電源對電池充電時，所述充放電電路既可以工作在升壓模式又可以工作在降壓模式，因此，無論所述電源的電壓與電池的電壓大小關係如何，所述電源都能通過所述充放電電路給所述電池充電，使所述充放電電路向電池輸出電流。同樣，當負載連接外部介面端時，所述充放電電路中的第一開關K1和第二開關K2組成升壓橋背，第三開關K3和第四開關K4組成降壓橋背，在電池向負載放電時，所述充放電電路既可以工作在升壓模式又可以工作在降壓模式，因此，無論所述電池的電壓與負載需求的電壓大小關係如何，所述電池都能通過所述充放電電路給對負載放電，所述充放電電路向電池輸出電流，使的負載電壓 滿足負載工作的需求。
圖8示出根據本發明的第二實施例的充放電管理電路的示意性框圖，根據第二實施例的充放電管理電路與根據第一實施例的充放電管理電路的不同之處在于增加了第五開關K5。所述第五開關連接在所述供電介面和所述電池之間。根據第二實施例的充電管理系統的其他方面與根據第一實施例的充電管理系統相同。
具體地，當連接外部介面端A的是外部電源130時，電源的電壓VIN通過充放電電路210給電池(BAT)150充電以及為內部系統供電，此時，外部介面端A為充放電電路200的輸入端，電池(BAT)150以及內部系統為充放電電路200的輸出端。當連接外部介面端A的是外部負載140時，電池的電壓通過充放電電路210給外部負載140供電，同時還給內部系統160供電。
在所述外部介面端A與外部電源130相連期間，在所述外部介面端A的電壓大於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在降壓模式，在所述外部電源130的電壓小於所述電池的電壓時，所述充放電控制電路控制所述充放電電路工作在升壓模式。
具體地，當外部介面端A處的電壓大於電池處的電壓時，充放電控制電路220輸出控制信號V1~V4分別控制第三開關K3完全關斷，第四開關K4完全導通，第一開關K1、第二開關K2交替導通，即K2在K1關斷後導通， 在K1導通前或電感電流過零時關斷。具體控制信號的波形如圖4所示。
此外，在本發明中，所述第一至第四開關的開關類型也可以不受限制，既可以為P型金屬氧化物半導體場效應電晶體(PMOSFET)，也可以為N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(NMOSFET)。
若第四開關K4採用PMOS管，可以像上述描述的那樣，讓其在降壓充電過程中一直導通，第三開關K3一直關斷。若第四開關K4採用NMOS管，其在降壓充電過程中，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)允許條件下也可以一直導通，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)欠壓時，可以以單脈衝或多脈衝開通第三開關K3，即使第三開關K3處於最小導通時間狀態，以刷新Bootstrap電壓，具體控制信號的波形如圖5所示。
具體地，當外部介面端A處的電壓小於電池處的電壓時，充放電控制電路220輸出控制信號V1~V4分別控制第二開關K2完全關斷，第一開關K1完全導通，第三開關K3、第四開關K4交替導通，即K4在K3關斷後導通，在K3導通前或電感電流過零時關斷。具體控制信號的波形如圖6所示。
若第一開關K1採用PMOS管，可以像上述描述的那樣，讓其在降壓充電過程中一直導通，第二開關K2一直關斷。若第一開關K1採用NMOS管，其在降壓充電過程中，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)允許條件下也可以一 直導通，若柵極驅動電壓(Bootstrap電壓)欠壓時，可以以單脈衝或多脈衝開通第二開關K2，即使第二開關K2處於最小導通時間狀態，以刷新Bootstrap電壓，具體控制信號的波形如圖7所示。
在所述外部介面端A與外部負載140相連期間，在所述外部介面端A的電壓大於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路220控制所述充放電電路210工作在升壓模式；在所述外部介面端A的電壓小於所述電池150的電壓的時間段內，所述充放電控制電路220控制所述充放電電路工作210在降壓模式。
所述第四開關為P型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第開關一直與第二開關交替導通，並控制所述第三開關一直關斷，所述第四開關一直導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
所述第四開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關與第二開關交替導通，並控制所述第三開關的導通時間為最小導通時間，所述第四開關與所述第三開關的開關狀態相反，所述充放電電路工作在升壓模式。
所述第一開關為P型金屬氧化物場效應電晶 體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓小於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關的導通時間為最大導通時間，所述第二開關的開關狀態與所述第一開關的開關狀態相反，所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在降壓模式。
所述第一開關為N型金屬氧化物場效應電晶體，在所述外部介面端與外部負載相連期間，在所述外部介面端的電壓大於所述電池的電壓的時間段內，所述充放電控制電路控制所述第一開關一直導通，所述第二開關一直關斷，並控制所述第三開關與所述第四開關交替導通，所述充放電電路工作在升壓模式。
在所述外部介面端與外部電源相連且所述外部電源的電壓在正常輸入範圍期間，在所述電池的電壓大於所述內部系統所需的最小電壓的時間段內，所述第五開關一直處於完全導通對所述電池充電，在所述電池電壓小於所述內部系統所需的最小電壓的時間段內，所述第五開關處於不完全導通狀態對所述電池線性充電。在所述外部介面端未與所述外部電源相連期間，所述第五開關一直處於完全導通狀態，所述電池通過所述第五開關給所述內部系統和/或外部負載供電。
具體地，在所述外部介面端與外部電源相連且所述外部電源的電壓在正常輸入範圍期間，若電池電壓大於內部系統要求的最小電壓時，則所述充放電控制電路 220，控制開關S5在充電的過程中完全導通，使充放電電路通過開關S5直接給電池充電，即正常充電模式。若在充電的過程中，若電池電壓小於內部系統要求的最小電壓時，所述第五開關處於不完全導通狀態對所述電池線性充電。
因此，根據第二實施例的充放電管理電路，其充放電電路中的第一開關K1和第二開關K2組成降壓橋背，第三開關K3和第四開關K4組成升壓橋背，在電源對電池充電時，所述充放電電路既可以工作在升壓模式又可以工作在降壓模式，因此，無論所述電源的電壓與電池的電壓大小關係如何，所述電源都能通過所述充放電電路給所述電池充電，使所述充放電電路向電池輸出電流。同樣，當負載連接外部介面端時，所述充放電電路中的第一開關K1和第二開關K2組成升壓橋背，第三開關K3和第四開關K4組成降壓橋背，在電池向負載放電時，所述充放電電路既可以工作在升壓模式又可以工作在降壓模式，因此，無論所述電池的電壓與負載需求的電壓大小關係如何，所述電池都能通過所述充放電電路給對負載放電，所述充放電電路向電池輸出電流，使的負載電壓滿足負載工作的需求。在電池充放電過程中，電池充放電管理開關處於完全導通狀態，但當電池端電壓過低時，在電池充放電管理開關完全導通的情況下，會使負載在最小系統電壓以下工作，影響負載運行，可能造成相關元器件的損壞，與本發明第一實施例相比，本發明第二實施例進一步控制電 池的充放電，實現為內部系統160的窄電壓範圍(NVDC)供電。
依照本發明的實施例如上文所述，這些實施例並沒有詳盡敍述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明以及在本發明基礎上的修改使用。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。
130‧‧‧外部電源
140‧‧‧負載
150‧‧‧電池
160‧‧‧內部系統
210‧‧‧充放電電路
220‧‧‧充放電控制電路
A‧‧‧外部介面端
B‧‧‧供電端
K1‧‧‧第一開關
K2‧‧‧第二開關
K3‧‧‧第二開關
K4‧‧‧第四開關
L‧‧‧電感

Claims (14)

  1. 一種電池充放電管理電路，應用於一可充電電子設備中，該可充電電子設備包括一外部介面端、一電池、一內部系統和一電池充放電管理電路，該電池充放電管理電路包括一充放電電路和一充放電控制電路，其中：該充放電電路包括一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關和一電感；該第一開關的第一端與該外部介面端相連，第二端與該電感的第一端相連，該電感的第二端與該第四開關的第一端相連，該第四開關的第二端與該電池的第一端相連，且與該內部系統的供電端相連，該第二開關的第一端與該第一開關的第二端相連，第二端接地，該第三開關的第一端與該電感的第二端相連，第二端接地；該充放電控制電路與該充放電路相連，用於控制該充放電電路中各開關的開關狀態；當該外部介面端與一外部電源相連時，該外部電源通過該充放電電路給該內部系統供電和對該電池充電，當該外部介面端與一外部負載相連時，該電池通過該充放電電路對該外部負載供電，且該電池同時還給該內部系統供電，且該電池的電壓由經該充放電電路給該外部負載供電，當該外部介面端與該外部電源和該外部負載均不相連時，該外部介面端和該供電端之間的電路斷開，該電池給該內部系統供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池充放電管理電路，其中，在該外部介面端與該外部電源相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該充放電電路工作在一降壓模式，在該外部電源的電壓小於該電池的電壓時，該充放電控制電路控制該充放電電路工作在一升壓模式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電池充放電管理電路，其中：在該外部介面端與該外部負載相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該充放電電路工作在升壓模式；在該外部介面端的電壓小於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該充放電電路工作在降壓模式。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的電池充放電管理電路，其中，該第四開關為一P型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部電源相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關與該第二開關交替導通，該第三開關一直關斷，該第四開關一直導通，該充放電電路工作在該降壓模式。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的電池充放電管理電路，其中，該第四開關為一N型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部電源相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關與該第二開關交替導通，並控制該第三開關的導通時間為最小導通時間，該第四開關的開關狀態與該第三開關的開關狀態相反，該充放電電路工作在該降壓模式。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的電池充放電管理電路，其中，該第一開關為一P型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部電源相連期間，在該外部介面端的電壓小於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關一直導通，第二開關一直關斷，該第三開關與該第四開關交替導通，該充放電電路工作在該升壓模式。
  7. 如申請專利範圍第2項所述的電池充放電管理電路，其中，該第一開關為一N型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部電源相連期間，在該外部介面端的電壓小於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關的導通時間為最大導通時間，該第二開關的開關狀態與該第一開關的開關狀態相反，並控制該第三開 關與該第四開關交替導通，該充放電電路工作在該升壓模式。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的電池充放電管理電路，其中，該第四開關為一P型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部負載相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關一直與第二開關交替導通，並控制該第三開關一直關斷，該第四開關一直導通，該充放電電路工作在該升壓模式。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的電池充放電管理電路，其中，該第四開關為一N型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部負載相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關與第二開關交替導通，並控制該第三開關的導通時間為最小導通時間，該第四開關與該第三開關的開關狀態相反，該充放電電路工作在該升壓模式。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的電池充放電管理電路，其中，該第一開關為一P型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部負載相連期間，在該外部介面端的電壓小於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關的導通時間為最大導通時間，該第二開關的 開關狀態與該第一開關的開關狀態相反，該第三開關與該第四開關交替導通，該充放電電路工作在該降壓模式。
  11. 如申請專利範圍第3項所述的電池充放電管理電路，其中，該第一開關為一N型金屬氧化物場效應電晶體，在該外部介面端與該外部負載相連期間，在該外部介面端的電壓大於該電池的電壓的時間段內，該充放電控制電路控制該第一開關一直導通，該第二開關一直關斷，並控制該第三開關與該第四開關交替導通，該充放電電路工作在該升壓模式。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的電池充放電管理電路，其中，該充放電電路還包括一第五開關，該第四開關的第二端通過該第五開關與該電池的第一端相連。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電池充放電管理電路，其中，在該外部介面端與該外部電源相連且該外部電源的電壓在正常輸入範圍期間，在該電池的電壓大於該內部系統所需的最小電壓的時間段內，該第五開關一直處於完全導通對該電池充電，在該電池電壓小於該內部系統所需的最小電壓的時間段內，該第五開關處於不完全導通狀態對該電池線性充電；在該外部介面端未與該外部電源相連期間，該第五開關一直處於完全導通狀態，該電池通過該第 五開關給該內部系統和/或外部負載供電。
  14. 一種電子設備，包括一外部介面端、一內部系統、一電池和如申請專利範圍第1至11或13項中任一項所述的電池充放電管理電路。
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